[發明專利]一種基于展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板及制備方法

有效

• 申請號: 202210555266.7
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114963875B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 張典堂;陶洋;朱亞楠;錢坤
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: F41H5/04
• 分類號: F41H5/04;B29C70/08;B29C70/20;B29C70/22;B29C70/24;B29C70/34;B29B15/12;B29B15/14;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/02;B32B27/12;B32B27/34
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明提供一種基于展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板及制備方法，包括第一層次為0°/90°鋪層的展寬UHMWPE纖維UD布，第二層次的展寬UHMWPE平面三向織物，第三層次的展寬UHMWPE三維正交機織，使用三種不同結構組合設計有效的抵抗了子彈沖擊過程，防彈效果更加優異，同時UHMWPE纖維經過展寬使其UD布比普通的UD布更加輕薄，面密度較小，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板及制備方法，屬于裝備材料領域。

背景技術

UHMWPE纖維是繼碳纖維、芳綸纖維等之后出現的又一種高性能纖維，因其具有較好的防彈性能而備受關注。然而，現有的UHMWPE材料防彈板難以同步實現輕薄化、良好的彎曲性能和良好的防彈性能。

發明內容

[技術問題]

現有的UHMWPE材料防彈板難以同步實現輕薄化、良好的彎曲性能和良好的防彈性能，其中防彈性能的缺陷主要在于現有的UHMWPE材料防彈板在受到首發彈侵徹時，雖然能夠有效起到防護作用，但其靶板在被侵徹后，彈孔凹陷深度和背面變形較大，褶皺與纖維拉伸破壞都較為嚴重，背面還有部分纖維被剪切破壞，其在第2發彈甚至多發彈侵徹時，將難以起到有效的防護作用。

[技術構思]

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明通過設計的非均質結構，將纖維防彈板分為A、B、C三個層次結構，A層結構針對子彈沖塞剪切過程，通過展寬UHMWPE纖維UD單片增加應力傳播，有效地吸收彈片能量：B層結構針對子彈旋轉過程，利用展寬UHMWPE纖維三向織物，使應力波在纖維交錯點向其他方向擴散，由壓應力轉變為拉應力,材料產生分層破壞,從而進一步吸收能量；C層結構針對抗侵徹拉伸階段，利用展寬的UHMWPE三維正交織物中經紗和緯紗在厚度方向上增加了層與層之間的作用力,使得在厚度方向上抑制層間剪切失效。本發明利用展寬UHMWPE纖維，在發揮優異的防彈性能的同時還能實現自身重量的輕薄化。

[技術方案]

本發明的第一目的在于提供一種展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板，由著彈面至里層，依次由A、B、C三層面料疊加復合而成；其中，

A層面料：在著彈面至里層方向，由150層展寬的UHMWPE纖維UD單片按照纖維延伸方向0°/90°交替依次堆疊鋪層得到；A層面料總厚度為15mm；

B層面料：在著彈面至里層方向，由20層的展寬的UHMWPE三向織物堆疊鋪層得到；B層面料總厚度為4mm；

C層面料：在著彈面至里層方向，由1層展寬的UHMWPE三維正交織物堆疊鋪層得到；C層面料總厚度為3mm；

其中，A層面料中的展寬的UHMWPE纖維UD單片，B層面料中的展寬的UHMWPE三向織物，C層面料中的展寬的UHMWPE三維正交織物均由6～10mm寬的扁平UHMWPE纖維制備得到；A、B、C三層面料之間及其內部各層之間通過熱塑性樹脂熱壓形成連接結構。

在本發明的一種實施方式中，展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板的長度為200-400mm，寬度為150-300mm。

本發明的第二目的在于提供制備前述的展寬UHMWPE纖維非均質結構防彈板的方法，包括如下步驟：

(1)制備6～10mm寬的扁平UHMWPE纖維：對UHMWPE纖維進行展寬處理，得到6～10mm寬的扁平UHMWPE纖維；

(2)制備展寬的UHMWPE纖維UD單片：將若干6～10mm寬的扁平UHMWPE纖維并排退繞，通過預浸漬工藝，在纖維表面復合所述熱塑性樹脂，得到厚度為0.01-0.04mm，面密度為10-60g/m²展寬的UHMWPE纖維UD單片；